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关于函数的形成与发展的数学小论文

发布时间:2024-07-03 20:01:04

关于函数的形成与发展的数学小论文

写这篇论文,首先要将函数的诞生阐述清楚,渗透数形结合,化简的数学思想,然后重点探讨二次函数,对数函数等重要函数,最后联系微积分,剖析函数的主要作用。

一、函数的起源(产生)十六、十七世纪,欧洲资本主义国家先后兴起,为了争夺霸权,迫切需要发展航海和军火工业。为了发展航海事业,就需要确定船只在大海中的位置,在地球上的经纬度;要打仗,也需知道如何使炮弹打的准确无误等问题, 这就促使了人们对各种“运动”的研究,对各种运动中的数量关系进行研究,这就为函数概念的产生提供了客观实际需要的基础。十七世纪中叶,笛卡儿(Descartes)引入变数(变量)的概念,制定了解析几何学,从而打破了局限于方程的未知数的理解;后来,牛顿( Newton)、莱布尼兹(Leibniz)分别独立的建立了微分学说。这期间,随着数学内容的丰富,各种具体的函数已大量出现,但函数还未被给出一个一般的定义。牛顿于 1665年开始研究微积分之后,一直用“流量”( fluent)一词来表示变量间的关系。1673年,莱布尼兹在一篇手稿里第一次用“函数”( fluent)这一名词,他用函数表示任何一个随着曲线上的点的变动而变动的量。(定义1)这可以说是函数的第一个“定义”。例如,切线,弦,法线等长度和横、纵坐标,后来,又用这个名词表示幂,即表示 x , x2, x3,…。显然,“函数”这个词最初的含义是非常的模糊和不准确的。人们是不会满足于这样不准确的概念,数学家们纷纷对函数进行进一步讨论。二、函数概念的发展与完善⒈以“变量”为基础的函数概念在 1718年,瑞士科学家,莱布尼兹的学生约翰·贝奴里(Bernoulli,Johann)给出了函数的明确定义:变量的函数是由这些变量与常量所组成的一个解析表达式。(定义2)并在此给出了函数的记号φx。这一定义使得函数第一次有了解析意义。十八世纪中叶,著名的数学家达朗贝尔 (D’Alembert)和欧拉( Euler)在研究弦振动时,感到有必要给出函数的一般定义。达朗贝尔认为函数是指任意的解析式,在 1748年欧拉的定义是:函数是随意画出的一条曲线。(定义 3)在此之前的 1734年,欧拉也给出了一种函数的符号f(x),这个符号我们一直沿用至今。实际上,这两种定义(定义 1和定义 2)就是现在通用的函数的两种表示方法:解析法和图像法。后来,由于富里埃级数的出现,沟通了解析式与曲线间的联系,但是用解析式来定义函数,显然是片面的,因为有很多函数是没有解析式的,如狄利克雷函数。1775年,欧拉在《微分学原理》一书的前言中给出了更广泛的定义:如果某些变量,以这样一种方式依赖与另一些变量,即当后面这些变量变化时,前面这些变量也随之而变化,则将前面的变量称为后面变量的函数。(定义 4)这个定义朴素地反映了函数中的辨证因素,体现了“自变”到“因变”的生动过程 ,但未提到两个变量之间的对应关系,因此它并未反映出真正意义上的科学函数概念的特征,只是科学的定义函数概念的“雏形”。函数是从研究物体运动而引出的一个概念,因此前几种函数概念的定义只是认识到了变量“变化”的关系,如自由落体运动下降的路程,单摆运动的幅角等都可以是看成时间的函数。很明显,只从运动中变量“变化”观点来理解函数,对函数概念的了解就有一定的局限性。如对常值函数 ,不好解释。十九世纪初,拉克若斯( Lacroix)正式提出只要有一个变量依赖另一个变量,前者就是后者的函数。 1834年 ,俄国数学家罗巴契夫斯基(Лобачевский)进一步提出函数的定义: x的函数是这样的一个数,它对于每一个 x都有确定的值,并且随着 x一起变化,函数值可以由解析式给出,这个条件提供了一种寻求全部对应值的方法,函数的这种依赖关系可以存在,但仍然是未知的。(定义 5)这实际是“列表定义”,好像有一个“表格”,其中一栏是 x值,另一栏是与它相对应的 y值。这个定义指出了对应关系(条件)的必要性,把函数的“对应”思想表现出来,而“对应”概念正是函数概念的本质与核心。十九世纪法国数学家柯西( Cauchy)更明确的给出定义:有两个互相联系的变量,一个变量的数值可以在某一范围内任意变化,这样的变量叫做自变量,另一个变量的数值随着自变量的数值而变化,这个变量称为因变量,并且称因变量为自变量的函数。(定义 6)1829年 ,狄利克雷( Dirichlet)给出了所谓狄利克雷函数: y=1 当 x为有理数时; y=0 当 x为无理数时。这个函数并不复杂,但不能用解析式来表示,这一思想的提出,正是数学由过去的研究“算”到以后研究“概念、性质、结构”的转变的开端。 1837年他对函数下的定义是:在某个变化过程中,有两个变量 x和 y。如果对于 x在某一范围内的每一个确定的值,按照某个对应关系, y都有唯一确定值和它对应,则 y称为 x的函数; x称为自变量。(定义 7)这个定义的优点是直截了当地强调与突出了“对应”关系,抓住了概念的本质属性,只须有一个法则存在,使得这个函数定义域中的每一个值有一个确定的 y值和它对应就行了,不管这个法则是公式或图像或表格或其他形式;其缺点是把生动的函数变化思想省略和简化掉了。⒉以“集合”为基础的函数概念函数的概念是随着数学的发展而发展的。函数的定义在数学的发展过程中,不断的改进,不断的抽象,不断的完善。十九世纪七十年代,德国数学家康托( GCantor)提出了集合论。进入二十世纪后,伴随着集合论的发展,函数的概念也取得了新的进展,它终于摆脱了数域的束缚向更广阔的研究领域扩大,使概念获得了现代化。二十世纪初美国数学家维布伦( Weblan)给出了函数的如下定义:若在变量 y的集合与另一变量 x的集合之间,有这样的关系成立,即对 x的每一个值,有完全确定的 y值与之对应,则称 y是变量 x的函数。(定义 8)从这个定义开始,函数概念已把基础建立在集合上面,而前七个定义则是把基础建立在变量(数)上的。随着时间的推移,函数便被明确的定义为集合之间的对应关系,其定义是: A和 B是两个集合,如果按照某种对应关系,使 A的任何一个元素在 B中都有唯一的元素和它对应,这样的对应关系成为从集合 A到集合 B的函数。(定义 9)此定义根据映射的概念,用“映射”观点建立函数概念,其又可叙述为:从集合 A到集合 B的映射 f: A→ B称为集合 A到集合 B的函数,简称函数 f 。(定义 10)以上三个定义,已打破数域的束缚,将集合中的元素改为抽象的,可以是数,也可以不是数,而是其它一切有形或无形的东西,如 X是所有三角形的集合, Y是所有圆的集合,则 f 可以是把每一个三角形映射成它的外接圆的映射。对新函数定义可以这样理解:函数是一个对应(规则),对于某一范围(集合)的元素,按照这个对应(规则)确定另一个元素。这样函数概念从狭义的“变化”观点转化到较广义的“对应”观点,函数即是一个对应(规则)。对函数概念用“对应”(“规则”)来理解比起最初阶段虽然揭示出了函数概念的实质,但它还不符合我们最低限度地使用未被定义的术语的意图。因为什么叫“对应”和怎样理解“规则”还需要定义,例如规则不同,那么是否函数也不同呢?如f(x)=x与f(x)=(1+x)-1当然是不同的规则但却定义了同一函数。为了解决这一矛盾,二十世纪初,特别是在六十年代以后,广泛采用只涉及“集合”这一概念的函数定义,而集合作为原始概念是不予定义的,这样的定义是:设 A、 B是任意两个集合, f是笛卡儿集 A× B的一个子集,满足:①对任意的 a ∈ A,存在一个 b∈B,使得 (a,b)∈ f,②若 (a,b)∈ f, (a,c)∈ f则 b=c。则称 f为 A到 B的一个函数。记作 f:A→B。(定义11)这个定义利用“关系”这个概念,便给出了只涉及原始概念“集合”的函数的一般定义,即不需要用到“对应”,又避免了对“规则”的解释,只要集合理论适用一切数学领域,这样给出的函数定义总是适用的。它可称的上是最现代的定义了。到此,“函数”最完善的定义(定义 11)已给出,作为数学中最基本的概念之一,已把基础直接建立在集合上面,即把函数看作是从一个集合到另一个集合的对应,它和“映射”实际上是一回事。三、新旧两种定义的比较比较新定义(把以集合为基础的函数定义称为新的定义方式,而以变量(数)为基础的定义称为旧的定义方式。)和旧定义,它们之间有两个重要的区别:⑴旧定义是建立在“变量”这个基本概念上的,而新定义则建立在“集合”这个基本概念上。什么是变量呢?通常把它理解为在选定一个单位以后,可加以度量的东西,如长度、质量、时间之类,这种理解一方面太疏于笼统,只能通过举例来说明,而难于加以精确化;另一方面,由于涉及大小关系,嫌过于狭窄,无法体现应用上的普遍性。其次,即使什么是“量”的问题不存在,作为变量,它须在某一范围取值(不一定是数值),这一定范围实际上就是事先得假定的一个集合 A(它构成函数的定义域),所谓“变量取值 a”,实质上就是“ a属于 A”的一种变相迂回的说法。可见,在变量的概念中已蕴含集合的思想。⑵旧定义中以“因变量”为函数,而新定义中则以“对应关系”为函数。函数概念的实质,主要的并不是因变量要随自便量“变”,而是两集合之间存在某种确定的对应关系。显然,新定义更能直接地揭示出函数的实质。

从起初的不完善时候写到现在的函数概念

数学论文函数的形成与发展

函数就是在某变化过程中有两个变量X和Y,变量Y随着变量X一起变化,而且依赖于X。如果变量X取某个特定的值,Y依确定的关系取相应的值,那么称Y是X的函数。这一要领是由法国数学家黎曼在19世纪提出来的,但是最早产生于德国的数学家菜布尼茨。他和牛顿是微积分的发明者。17世纪末,在他的文章中,首先使用了“function"一词。翻译成汉语的意思就是“函数。不过,它和我们今天使用的函数一词的内涵并不一样,它表示”幂”、“坐标”、“切线长”等概念。 直到18世纪,法国数学家达朗贝尔在进行研究中,给函数重新下了一个定义,他认为,所谓变量的函数,就是指由这些变量和常量所组成的解析表达式,即用解析式表达函数关系。后来瑞士的数学家欧拉又把函数的定义作了进一步的规范,他认为函数是能描画出的一条曲线。我们常见到的一次函数的图像、二次函数的图像、正比例函数的图像、反比例的图像等都是用图像法表示函数关系的。如果用达朗贝尔和欧拉的方法来表达函数关系,各自有它们的优点,但是如果作为函数的定义,还有欠缺。因为这两种方法都还停留在表面现象上,而没有提示出函数的本质来。 19世纪中期,法国数学家黎紧吸收了莱布尼茨、达朗贝尔和欧拉的成果,第一次准确地提出了函数的定义:如果某一个量依赖于另一个量,使后一个量变化时,前一个量也随着变化,那么就把前一个量叫做后一个量的函数。黎曼定义的最大特点在于它突出了就是之间的依赖、变化的关系,反映了函数概念的本质属性。

这篇作文可以这样写,例如数学函数形成要与历史相结合因为函数概念是数学概念中最重要的概念之一,在数学发展300年来函数概念,无数的数学家从集合、代数、直至对应、集合的角度不断赋予函数概念以新的思想,从而推动了整个数学的发展。所以拟通过对函数概念的发展与比较的研究,对函数概念的教学进行一些探索。函数概念的纵向发展早期函数概念——几何观念下的函数十七世纪伽俐略(G.Galileo,意,1564-1642)在《两门新科学》一书中,几乎从头到尾包含着函数或称为变量的关系这一概念,用文字和比例的语言表达函数的关系。1673年前后笛卡尔(Descartes,法,1596-1650)在他的解析几何中,已经注意到了一个变量对于另一个变量的依赖关系,但由于当时尚未意识到需要提炼一般的函数概念,因此直到17世纪后期牛顿、莱布尼兹建立微积分的时候,数学家还没有明确函数的一般意义,绝大部分函数是被当作曲线来研究的。1十八世纪函数概念——代数观念下的函数1718年约翰·贝努利(BernoulliJohann,瑞,1667-1748)才在莱布尼兹函数概念的基础上,对函数概念进行了明确定义:由任一变量和常数的任一形式所构成的量,贝努利把变量x和常量按任何方式构成的量叫“x的函数”,表示为,其在函数概念中所说的任一形式,包括代数式子和超越式子。18世纪中叶欧拉(L.Euler,瑞,1707-1783)就给出了非常形象的,一直沿用至今的函数符号。欧拉给出的定义是:一个变量的函数是由这个变量和一些数即常数以任何方式组成的解析表达式。他把约翰·贝努利给出的函数定义称为解析函数,并进一步把它区分为代数函数(只有自变量间的代数运算)和超越函数(三角函数、对数函数以及变量的无理数幂所表示的函数),还考虑了“随意函数”(表示任意画出曲线的函数),不难看出,欧拉给出的函数定义比约翰·贝努利的定义更普遍、更具有广泛意义。以上就是函数形成与发展史,也是函数形成的重要原因。

中文数学书上使用的“函数”一词是转译词。是我国清代数学家李善兰在翻译《代数学》(1859年)一书时,把“function”译成“函数”的。  中国古代“函”字与“含”字通用,都有着“包含”的意思李善兰给出的定义是:“凡式中含天,为天之函数”中国古代用天、地、人、物4个字来表示4个不同的未知数或变量这个定义的含义是:“凡是公式中含有变量x,则该式子叫做x的函数”所以“函数”是指公式里含有变量的意思我们所说的方程的确切定义是指含有未知数的等式。但是方程一词在我国早期的数学专著《九章算术》中,意思指的是包含多个未知量的联立一次方程,即所说的线性方程组。  早期概念  十七世纪伽俐略在《两门新科学》一书中,几乎全部包含函数或称为变量关系的这一概念,用文字和比例的语言表达函数的关系。1637年前后笛卡尔在他的解析几何中,已注意到一个变量对另一个变量的依赖关系,但因当时尚未意识到要提炼函数概念,因此直到17世纪后期牛顿、莱布尼兹建立微积分时还没有人明确函数的一般意义,大部分函数是被当作曲线来研究的。  1673年,莱布尼兹首次使用“function”(函数)表示“幂”,后来他用该词表示曲线上点的横坐标、纵坐标、切线长等曲线上点的有关几何量。与此同时,牛顿在微积分的讨论中,使用 “流量”来表示变量间的关系。  十八世纪  1718年约翰·柏努利在莱布尼兹函数概念的基础上对函数概念进行了定义:“由任一变量和常数的任一形式所构成的量。”他的意思是凡变量x和常量构成的式子都叫做x的函数,并强调函数要用公式来表示。  1748年,欧拉在其《无穷分析引论》一书中把函数定义为:“一个变量的函数是由该变量的一些数或常量与任何一种方式构成的解析表达式。”他把约翰·贝努利给出的函数定义称为解析函数,并进一步把它区分为代数函数和超越函数,还考虑了“随意函数”。不难看出,欧拉给出的函数定义比约翰·贝努利的定义更普遍、更具有广泛意义。  1755年,欧拉给出了另一个定义:“如果某些变量,以某一种方式依赖于另一些变量,即当后面这些变量变化时,前面这些变量也随着变化,我们把前面的变量称为后面变量的函数。”  十九世纪  1821年,柯西从定义变量起给出了定义:“在某些变数间存在着一定的关系,当一经给定其中某一变数的值,其他变数的值可随着而确定时,则将最初的变数叫自变量,其他各变数叫做函数。”在柯西的定义中,首先出现了自变量一词,同时指出对函数来说不一定要有解析表达式。不过他仍然认为函数关系可以用多个解析式来表示,这是一个很大的局限。  1822年傅里叶发现某些函数可以用曲线表示,也可以用一个式子表示,或用多个式子表示,从而结束了函数概念是否以唯一一个式子表示的争论,把对函数的认识又推进了一个新层次。  1837年狄利克雷突破了这一局限,认为怎样去建立间的关系无关紧要,他拓广了函数概念,指出:“对于在某区间上的每一个确定的x值,y都有一个确定的值,那么y叫做x的函数。”这个定义避免了函数定义中对依赖关系的描述,以清晰的方式被所有数学家接受。这就是人们常说的经典函数定义。  等到康托创立的集合论在数学中占有重要地位之后,奥斯瓦尔德维布伦用“集合”和“对应”的概念给出了近代函数定义,通过集合概念把函数的对应关系、定义域及值域进一步具体化了,且打破了“变量是数”的极限,变量可以是数,也可以是其它对象。  现代概念  1914年豪斯道夫(F.Hausdorff)在《集合论纲要》中用不明确的概念“序偶”来定义函数,其避开了意义不明确的“变量”、“对应”概念。库拉托夫斯基(Kuratowski)于1921年用集合概念来定义“序偶”使豪斯道夫的定义很严谨了。  1930 年新的现代函数定义为“若对集合M的任意元素x,总有集合N确定的元素y与之对应,则称在集合M上定义一个函数,记为y=f(x)。元素x称为自变量,元素y称为因变量。

函数概念的形成 微积分是以变量和函数作为研究对象的。但是微积分问世时,函数的一般定义还没有出现。随着数学研究范围的扩大,研究问题的深入,函数概念经历了由不全面到全面,不严密到严密的发展过程。 在17世纪,数学已经出现了三角函数,对数函数、指数函数、代数函数,超越函数等概念。当时还没有充分认识到函数概念。因此,17世纪引进的绝大部分函数是当作曲线来研究的。 最早给出函数概念的明确定义的是James Gregrory,1667年,他的函数定义为:“它是从一些其它的量经过一系列代数运算而得到的,或者是经过任何其它可以想象的运算而得到的。”这最后一句话的意思,据他解释是“除了五种代数运算外,必须加上第六种运算即趋于极限的运算。”Gregory的函数定义是一系列运算的组合。 莱布尼茨首次用“ function ” 一词表示幂,即 。1673年,他用 “ function ” 一词表示任何一个随曲线上的点的变动而变动的量。 记号 是欧拉1743年引进的。当时,欧拉认为函数是一条可以随意描绘出的曲线。1748年欧拉把函数定义为由一个变量与一些常量通过任何方式形成的解析表达式。 上述种种函数定义,用现在的观点看,无非是函数表示法中的解析表示法和图象表示法。 1775年欧拉又给出一个新的函数定义: 如果一个变量依赖于另一个变量,使当后一个变量变化时,前一个量也随着变化,那么称第一个量是第二个量的函数。 虽然18世纪对函数概念有多种不同的抽象和理解,但占统治地位的函数概念是:函数是由一个解析表达式给出的。 从上述函数概念的发展变化过程可看出,这些函数概念是人们对各种具体的函数关系的不断和反复认识,经过抽象得出的,但都反映了一个量对另一量的依赖关系,都是“变化”和“运动”的辩证唯物主义观点的抽象。 在18世纪,由于函数概念的较全面、较完整的定义尚未形成,因而,在理论和实践上产生了许多尖锐的矛盾。最具代表性的是描述弦振动的偏微分方程的解的形式问题。描述与反映弦振动的数学形式是一个二阶偏微分方程,它的解是一个函数,由于这个方程的解是一个一般的函数,因而引起了长达几十年的关于函数的争论。后来,富里埃用三角级数表示了这个解析表达式,并用积分形式确定了三角级数的系数。这一发现使人们认识到解析表达式和曲线之间是可以互相转化的。它们不是函数的本质,只是函数的表现形式。 1837年高斯和雅可比(1804-1851)的学生,黎曼的指导老师狄利克雷(1805-1859)给出了一个函数定义,这个定义与现代的工科数学教材的定义十分接近。他说:“如果对于某区间上的每一个确定的x值,按照某一法则y都有一个或多个确定的值,那么y叫做x函数。” 狄利克雷的定义一方面继承了欧拉等人关于函数概念的精神,又打破了把“函数”和“解析式子”等同起来的局限性,抓住了两个变量对应关系的确定存在这一要害,而不管它是否可用数学运算来表达。从而使函数概念能更准确地描述各种互相依赖的变量之间的关系。但是随着科学技术及数学学科本身的发展,这个以变量概念作为函数概念的定义逐渐暴露出不足之处。20世纪初,又给出了下面的函数定义:“设x和y是两个非空集合,如果对于每个X中的元素x,依照某一法则,总有确定的一个Y中的y和它对应,这个对应法则就叫做函数”。这就是说,函数是非空集合X到非空集合Y的一个映射。 这个定义明显地不同于狄氏的定义,其一是用两个集合X和Y取代了定义在区间上的变量x和y,其二是将两个集合X和Y之间的确定的对应法则即映射叫做函数,而不是把某一变量叫做函数。 这个定义使我们可以将函数概念推广到以任何对象为元素的两个集合之间,这就极大地扩展了函数概念建立的基础,适应了现代数学对函数概念的需要。 从上面的介绍我们可以看到,函数概念从提出到完成,用了二百多年的时间。从函数概念建立的过程我们可以看出,人们对函数概念的认识是随着科学和数学学科本身的不断发展、不断深入而不断深化、不断完善的。 注:“函数”一词的由来。1859年我国清代数学家李善兰翻译《代数学》一书时首先用“函数”一词翻译“function”一词,他解释说:“凡此变数函彼变数,则此为彼之函数”。中国古代用天、地、人、物表示未知数。李善兰译《代数学》中有“凡式中含天,为天之函数”这样的语句。

对数函数的形成与发展论文

有意思吗 很多名词都是人定的

对数是中学初等数学中的重要内容,那么当初是谁首创“对数”这种高级运算的呢?在数学史上,一般认为对数的发明者是十六世纪末到十七世纪初的苏格兰数学家——纳皮尔(Napier,1550-1617年)男爵。 在纳皮尔所处的年代,哥白尼的“太阳中心说”刚刚开始流行,这导致天文学成为当时的热门学科。可是由于当时常量数学的局限性,天文学家们不得不花费很大的精力去计算那些繁杂的“天文数字”,因此浪费了若干年甚至毕生的宝贵时间。纳皮尔也是当时的一位天文爱好者,为了简化计算,他多年潜心研究大数字的计算技术,终于独立发明了对数。 当然,纳皮尔所发明的对数,在形式上与现代数学中的对数理论并不完全一样。在纳皮尔那个时代,“指数”这个概念还尚未形成,因此纳皮尔并不是像现行代数课本中那样,通过指数来引出对数,而是通过研究直线运动得出对数概念的。 那么,当时纳皮尔所发明的对数运算,是怎么一回事呢?在那个时代,计算多位数之间的乘积,还是十分复杂的运算,因此纳皮尔首先发明了一种计算特殊多位数之间乘积的方法。让我们来看看下面这个例子: 0、1、2、3、4 、5 、6 、7 、8 、9 、10 、11 、12 、13 、14 、…… 1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024、2048、4096、8192、16384、……这两行数字之间的关系是极为明确的:第一行表示2的指数,第二行表示2的对应幂。如果我们要计算第二行中两个数的乘积,可以通过第一行对应数字的加和来实现。 比如,计算64×256的值,就可以先查询第一行的对应数字:64对应6,256对应8;然后再把第一行中的对应数字加和起来:6+8=14;第一行中的14,对应第二行中的16384,所以有:64×256=16384。 纳皮尔的这种计算方法,实际上已经完全是现代数学中“对数运算”的思想了。回忆一下,我们在中学学习“运用对数简化计算”的时候,采用的不正是这种思路吗:计算两个复杂数的乘积,先查《常用对数表》,找到这两个复杂数的常用对数,再把这两个常用对数值相加,再通过《常用对数的反对数表》查出加和值的反对数值,就是原先那两个复杂数的乘积了。这种“化乘除为加减”,从而达到简化计算的思路,不正是对数运算的明显特征吗? 经过多年的探索,纳皮尔男爵于1614年出版了他的名著《奇妙的对数定律说明书》,向世人公布了他的这项发明,并且解释了这项发明的特点。 所以,纳皮尔是当之无愧的“对数缔造者”,理应在数学史上享有这份殊荣。伟大的导师恩格斯在他的著作《自然辩证法》中,曾经把笛卡尔的坐标、纳皮尔的对数、牛顿和莱布尼兹的微积分共同称为十七世纪的三大数学发明。法国著名的数学家、天文学家拉普拉斯(Pierre Simon Laplace,1749-1827)曾说:对数,可以缩短计算时间,“在实效上等于把天文学家的寿命延长了许多倍”。

函数这个数学名词是莱布尼兹在1694年开始使用的,以描述曲线的一个相关量,如曲线的斜率或者曲线上的某一点。莱布尼兹所指的函数现在被称作可导函数,数学家之外的普通人一般接触到的函数即属此类。对于可导函数可以讨论它的极限和导数。此两者描述了函数输出值的变化同输入值变化的关系,是微积分学的基础。1718年,约翰·贝努里(en:Johann Bernoulli)把函数定义为“一个变量的函数是指由这个变量和常量以任何一种方式组成的一种量。”1748年,约翰·贝努里的学生欧拉(Leonhard Euler)在《无穷分析引论》一书中说:“一个变量的函数是由该变量和一些数或常量以任何一种方式构成的解析表达式”。例如f(x) = sin(x) + x3。1775年,欧拉在《微分学原理》一书中又提出了函数的一个定义:“如果某些量以如下方式依赖于另一些量,即当后者变化时,前者本身也发生变化,则称前一些量是后一些量的函数。” 19世纪的数学家开始对数学的各个分支作规范整理。维尔斯特拉斯(Karl Weierstrass)提出将微积分学建立在算术,而不是几何的基础上,因而更趋向于欧拉的定义。 通过扩展函数的定义,数学家能够对一些“奇怪”的数学对象进行研究,例如不可导的连续函数。这些函数曾经被认为只具有理论价值,迟至20世纪初时它们仍被视作“怪物”。稍后,人们发现这些函数在对如布朗运动之类的物理现象进行建模时有重要的作用。 到19世纪末,数学家开始尝试利用集合论来规范数学。他们试图将每一类数学对象定义为一个集合。狄利克雷(Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet)给出了现代正式的函数定义(参见下文#正式定义)。狄利克雷的定义将函数视作数学关系的特例。然而对于实际应用的情况,现代定义和欧拉定义的区别可以忽略不计。

从起初的不完善时候写到现在的函数概念

数学论文函数的形成与发展简介

函数概念的形成与发展 17世纪是工业生产和科学技术,飞速发展的时代。天文学、航海业和工业的发展,促进了数学的进一步研究与发展。当时人们把函数理解为变化的数量关系;把曲线理解为几何图像。 法国哲学家、数学家笛卡尔(RDescartes 1596-1650)引入了坐标系,创立了解析几何。他把几何问题转化为代数问题。对此,恩格斯做出了高度的评价,恩格斯说:“数学中的转折点,是笛卡尔的变数。有了变数,运动进入了数学;有了变数,辩证法进入了数学。” 英国数学家、物理学家、自然哲学家牛顿(I Newton1642-1727),以流数来定义描述连续的量(fluxion)的变化率,用以表示变量之间的函数。 函数(function)是德国哲学家、数学家布莱尼兹(GWJeibniz,1646-1716)在1692年首先采用的。他用函数一词,表示一个随着曲线上的点的变动而变动的量。并引入了常量、变量、参变量等的概念。 瑞士数学家欧拉(LEuler,1707-1783)于1734年引入了函数符号f(x),并称变量的函数,是由一个公式确定的数量关系。他于1775年在微分学中写道:“如果某些量以这样一种方式依赖于另一些变量,即当后面这些变量变化时,前面的变量也随之变化,则称前面的变量为后面变量的函数。” 1873年,德国数学家狄利克雷(PGLDirichlel,1805-1859),放弃了当时普遍接受的函数,是由数学符号和运算组成的表达方式的观点,提出了y=f(x)是x与y之间的一种对应的现代数学的观点。在分析学方面,他是最早倡导严格化方法的数学家之一。 在中国,函数一词是清代数学家李善兰(1811-1882)最初使用的。他在1859年与英国学者烈亚力(1815-1887)合译的《代数学》一书中,将“function”译作“函数”

17世纪意大利数学家、科学家伽利略是最早研究这方面的科学家,伽俐略在《两门新科学》一书中多处使用比例关系和文字表述了量与量之间的依赖关系,例如,从静止状态自由下落的物体所经过的距离与所用时间的平方成正比,这实际上就运用了函数思想,与此同时,英国著名的物理学家、数学家、天文学家牛顿在对微积分的讨论中,使用了流量一词来表示变量间的关系,1673年,法国数学家笛卡尔在研究曲线问题时,发现了量的变化及量与量之间的依赖关系,引进了变量思想,并在他的《几何学》一书中指出:所谓变量是指不知的和未定的量,这成为数学发展的里程碑,也为函数概念的产生奠定了基础。函数思想是随着人们开始运用数学知识研究事物的运动变化情况而出现的,16世纪,由于实践的需要,自然科学界开始转向对运动的量进行研究,各种变化着的物理量之间的关系也就成为数学家们关注的对象。

这篇作文可以这样写,例如数学函数形成要与历史相结合因为函数概念是数学概念中最重要的概念之一,在数学发展300年来函数概念,无数的数学家从集合、代数、直至对应、集合的角度不断赋予函数概念以新的思想,从而推动了整个数学的发展。所以拟通过对函数概念的发展与比较的研究,对函数概念的教学进行一些探索。函数概念的纵向发展早期函数概念——几何观念下的函数十七世纪伽俐略(G.Galileo,意,1564-1642)在《两门新科学》一书中,几乎从头到尾包含着函数或称为变量的关系这一概念,用文字和比例的语言表达函数的关系。1673年前后笛卡尔(Descartes,法,1596-1650)在他的解析几何中,已经注意到了一个变量对于另一个变量的依赖关系,但由于当时尚未意识到需要提炼一般的函数概念,因此直到17世纪后期牛顿、莱布尼兹建立微积分的时候,数学家还没有明确函数的一般意义,绝大部分函数是被当作曲线来研究的。1十八世纪函数概念——代数观念下的函数1718年约翰·贝努利(BernoulliJohann,瑞,1667-1748)才在莱布尼兹函数概念的基础上,对函数概念进行了明确定义:由任一变量和常数的任一形式所构成的量,贝努利把变量x和常量按任何方式构成的量叫“x的函数”,表示为,其在函数概念中所说的任一形式,包括代数式子和超越式子。18世纪中叶欧拉(L.Euler,瑞,1707-1783)就给出了非常形象的,一直沿用至今的函数符号。欧拉给出的定义是:一个变量的函数是由这个变量和一些数即常数以任何方式组成的解析表达式。他把约翰·贝努利给出的函数定义称为解析函数,并进一步把它区分为代数函数(只有自变量间的代数运算)和超越函数(三角函数、对数函数以及变量的无理数幂所表示的函数),还考虑了“随意函数”(表示任意画出曲线的函数),不难看出,欧拉给出的函数定义比约翰·贝努利的定义更普遍、更具有广泛意义。以上就是函数形成与发展史,也是函数形成的重要原因。

数学论文函数的形成与发展思路

函数概念的形成与发展 17世纪是工业生产和科学技术,飞速发展的时代。天文学、航海业和工业的发展,促进了数学的进一步研究与发展。当时人们把函数理解为变化的数量关系;把曲线理解为几何图像。 法国哲学家、数学家笛卡尔(RDescartes 1596-1650)引入了坐标系,创立了解析几何。他把几何问题转化为代数问题。对此,恩格斯做出了高度的评价,恩格斯说:“数学中的转折点,是笛卡尔的变数。有了变数,运动进入了数学;有了变数,辩证法进入了数学。” 英国数学家、物理学家、自然哲学家牛顿(I Newton1642-1727),以流数来定义描述连续的量(fluxion)的变化率,用以表示变量之间的函数。 函数(function)是德国哲学家、数学家布莱尼兹(GWJeibniz,1646-1716)在1692年首先采用的。他用函数一词,表示一个随着曲线上的点的变动而变动的量。并引入了常量、变量、参变量等的概念。 瑞士数学家欧拉(LEuler,1707-1783)于1734年引入了函数符号f(x),并称变量的函数,是由一个公式确定的数量关系。他于1775年在微分学中写道:“如果某些量以这样一种方式依赖于另一些变量,即当后面这些变量变化时,前面的变量也随之变化,则称前面的变量为后面变量的函数。” 1873年,德国数学家狄利克雷(PGLDirichlel,1805-1859),放弃了当时普遍接受的函数,是由数学符号和运算组成的表达方式的观点,提出了y=f(x)是x与y之间的一种对应的现代数学的观点。在分析学方面,他是最早倡导严格化方法的数学家之一。 在中国,函数一词是清代数学家李善兰(1811-1882)最初使用的。他在1859年与英国学者烈亚力(1815-1887)合译的《代数学》一书中,将“function”译作“函数”

函数概念的形成 微积分是以变量和函数作为研究对象的。但是微积分问世时,函数的一般定义还没有出现。随着数学研究范围的扩大,研究问题的深入,函数概念经历了由不全面到全面,不严密到严密的发展过程。 在17世纪,数学已经出现了三角函数,对数函数、指数函数、代数函数,超越函数等概念。当时还没有充分认识到函数概念。因此,17世纪引进的绝大部分函数是当作曲线来研究的。 最早给出函数概念的明确定义的是James Gregrory,1667年,他的函数定义为:“它是从一些其它的量经过一系列代数运算而得到的,或者是经过任何其它可以想象的运算而得到的。”这最后一句话的意思,据他解释是“除了五种代数运算外,必须加上第六种运算即趋于极限的运算。”Gregory的函数定义是一系列运算的组合。 莱布尼茨首次用“ function ” 一词表示幂,即 。1673年,他用 “ function ” 一词表示任何一个随曲线上的点的变动而变动的量。 记号 是欧拉1743年引进的。当时,欧拉认为函数是一条可以随意描绘出的曲线。1748年欧拉把函数定义为由一个变量与一些常量通过任何方式形成的解析表达式。 上述种种函数定义,用现在的观点看,无非是函数表示法中的解析表示法和图象表示法。 1775年欧拉又给出一个新的函数定义: 如果一个变量依赖于另一个变量,使当后一个变量变化时,前一个量也随着变化,那么称第一个量是第二个量的函数。 虽然18世纪对函数概念有多种不同的抽象和理解,但占统治地位的函数概念是:函数是由一个解析表达式给出的。 从上述函数概念的发展变化过程可看出,这些函数概念是人们对各种具体的函数关系的不断和反复认识,经过抽象得出的,但都反映了一个量对另一量的依赖关系,都是“变化”和“运动”的辩证唯物主义观点的抽象。 在18世纪,由于函数概念的较全面、较完整的定义尚未形成,因而,在理论和实践上产生了许多尖锐的矛盾。最具代表性的是描述弦振动的偏微分方程的解的形式问题。描述与反映弦振动的数学形式是一个二阶偏微分方程,它的解是一个函数,由于这个方程的解是一个一般的函数,因而引起了长达几十年的关于函数的争论。后来,富里埃用三角级数表示了这个解析表达式,并用积分形式确定了三角级数的系数。这一发现使人们认识到解析表达式和曲线之间是可以互相转化的。它们不是函数的本质,只是函数的表现形式。 1837年高斯和雅可比(1804-1851)的学生,黎曼的指导老师狄利克雷(1805-1859)给出了一个函数定义,这个定义与现代的工科数学教材的定义十分接近。他说:“如果对于某区间上的每一个确定的x值,按照某一法则y都有一个或多个确定的值,那么y叫做x函数。” 狄利克雷的定义一方面继承了欧拉等人关于函数概念的精神,又打破了把“函数”和“解析式子”等同起来的局限性,抓住了两个变量对应关系的确定存在这一要害,而不管它是否可用数学运算来表达。从而使函数概念能更准确地描述各种互相依赖的变量之间的关系。但是随着科学技术及数学学科本身的发展,这个以变量概念作为函数概念的定义逐渐暴露出不足之处。20世纪初,又给出了下面的函数定义:“设x和y是两个非空集合,如果对于每个X中的元素x,依照某一法则,总有确定的一个Y中的y和它对应,这个对应法则就叫做函数”。这就是说,函数是非空集合X到非空集合Y的一个映射。 这个定义明显地不同于狄氏的定义,其一是用两个集合X和Y取代了定义在区间上的变量x和y,其二是将两个集合X和Y之间的确定的对应法则即映射叫做函数,而不是把某一变量叫做函数。 这个定义使我们可以将函数概念推广到以任何对象为元素的两个集合之间,这就极大地扩展了函数概念建立的基础,适应了现代数学对函数概念的需要。 从上面的介绍我们可以看到,函数概念从提出到完成,用了二百多年的时间。从函数概念建立的过程我们可以看出,人们对函数概念的认识是随着科学和数学学科本身的不断发展、不断深入而不断深化、不断完善的。 注:“函数”一词的由来。1859年我国清代数学家李善兰翻译《代数学》一书时首先用“函数”一词翻译“function”一词,他解释说:“凡此变数函彼变数,则此为彼之函数”。中国古代用天、地、人、物表示未知数。李善兰译《代数学》中有“凡式中含天,为天之函数”这样的语句。

这篇作文可以这样写,例如数学函数形成要与历史相结合因为函数概念是数学概念中最重要的概念之一,在数学发展300年来函数概念,无数的数学家从集合、代数、直至对应、集合的角度不断赋予函数概念以新的思想,从而推动了整个数学的发展。所以拟通过对函数概念的发展与比较的研究,对函数概念的教学进行一些探索。函数概念的纵向发展早期函数概念——几何观念下的函数十七世纪伽俐略(G.Galileo,意,1564-1642)在《两门新科学》一书中,几乎从头到尾包含着函数或称为变量的关系这一概念,用文字和比例的语言表达函数的关系。1673年前后笛卡尔(Descartes,法,1596-1650)在他的解析几何中,已经注意到了一个变量对于另一个变量的依赖关系,但由于当时尚未意识到需要提炼一般的函数概念,因此直到17世纪后期牛顿、莱布尼兹建立微积分的时候,数学家还没有明确函数的一般意义,绝大部分函数是被当作曲线来研究的。1十八世纪函数概念——代数观念下的函数1718年约翰·贝努利(BernoulliJohann,瑞,1667-1748)才在莱布尼兹函数概念的基础上,对函数概念进行了明确定义:由任一变量和常数的任一形式所构成的量,贝努利把变量x和常量按任何方式构成的量叫“x的函数”,表示为,其在函数概念中所说的任一形式,包括代数式子和超越式子。18世纪中叶欧拉(L.Euler,瑞,1707-1783)就给出了非常形象的,一直沿用至今的函数符号。欧拉给出的定义是:一个变量的函数是由这个变量和一些数即常数以任何方式组成的解析表达式。他把约翰·贝努利给出的函数定义称为解析函数,并进一步把它区分为代数函数(只有自变量间的代数运算)和超越函数(三角函数、对数函数以及变量的无理数幂所表示的函数),还考虑了“随意函数”(表示任意画出曲线的函数),不难看出,欧拉给出的函数定义比约翰·贝努利的定义更普遍、更具有广泛意义。以上就是函数形成与发展史,也是函数形成的重要原因。

额你不会也是东外的吧

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